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10kV開閉所是變電所10kV母線的延伸,核心功能在于接收大容量饋線并重新分配至用戶,減少變電所出線間隔與線路走廊占用,同時(shí)作為聯(lián)絡(luò)樞紐提供雙電源保障。
從配電網(wǎng)優(yōu)化角度,合理設(shè)置10kV開閉所可增強(qiáng)配電網(wǎng)控制能力,提升運(yùn)行調(diào)度靈活性:在設(shè)備檢修時(shí),通過優(yōu)化調(diào)度實(shí)現(xiàn)不停電作業(yè);故障發(fā)生時(shí),能快速隔離故障區(qū)域,縮小停電范圍,保障非故障區(qū)域正常供電。
例如,在大型住宅小區(qū)、商業(yè)中心區(qū)等負(fù)荷集中區(qū)域,10kV開閉所可根據(jù)負(fù)荷變化實(shí)時(shí)調(diào)整運(yùn)行方式,實(shí)現(xiàn)電力資源高效分配,減少線路損耗,提升供電可靠性與電力質(zhì)量。
02保護(hù)配置與主要設(shè)備選型
10kV開閉所的保護(hù)配置需結(jié)合其類型(環(huán)網(wǎng)型、終端型)與運(yùn)行場景確定,主要設(shè)備選型則需兼顧技術(shù)性能與環(huán)保要求。
10kV環(huán)網(wǎng)開閉所進(jìn)線間隔通常不配備保護(hù)裝置,因市區(qū)供電半徑多在5km以內(nèi),線路較短,若多座開閉所串聯(lián),保護(hù)開關(guān)動(dòng)作時(shí)間難以配合,易引發(fā)越級(jí)跳閘,故進(jìn)線間隔宜采用負(fù)荷開關(guān),短路故障由上一級(jí)變電所出線斷路器切除;終端型開閉所若負(fù)荷較小,進(jìn)線間隔可配置熔斷器保護(hù)。
出線間隔一般配置熔斷器,實(shí)現(xiàn)過負(fù)荷與過流保護(hù)。配電變壓器容量<1600kV?A時(shí),選用負(fù)荷開關(guān)-熔斷器組合電器,負(fù)荷開關(guān)負(fù)責(zé)分合負(fù)荷,熔斷器應(yīng)對(duì)短路;容量≥1600kV?A時(shí),宜選用斷路器提升保護(hù)可靠性。
環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜因結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡便且可擴(kuò)展,成為10kV開閉所主流設(shè)備,分戶內(nèi)型與戶外型,典型為三回路單元(含兩條線路、負(fù)荷開關(guān)單元、變壓器保護(hù)單元),也可按需組合多回路單元。
空氣式負(fù)荷開關(guān)技術(shù)性能較低,已基本淘汰;真空負(fù)荷開關(guān)基于真空斷路器開發(fā),觸頭無需維護(hù),可靠性高,應(yīng)用廣泛;SF6負(fù)荷開關(guān)以SF6氣體為滅弧介質(zhì),額定峰值耐受電流達(dá)50kA,占地面積小,但SF6氣體放電會(huì)產(chǎn)生有毒物質(zhì),受環(huán)保政策限制可能逐步減少應(yīng)用。
電源饋線電纜通常選用單根截面300mm2的大截面電纜,低電阻與電抗特性可減少電能損耗與電壓降,滿足大負(fù)荷傳輸需求。
0310kV開閉所的設(shè)置原則
10kV開閉所的設(shè)置需結(jié)合配電網(wǎng)規(guī)劃、負(fù)荷分布及運(yùn)維便利性,重點(diǎn)關(guān)注選址、適用場景與環(huán)境要求。
選址上,優(yōu)先設(shè)置在通道通暢、便于巡視檢修及電纜進(jìn)出的位置,宜獨(dú)立建在建筑物內(nèi)或附設(shè)在建筑物一樓裙房,避免設(shè)于地下室(因中壓設(shè)備對(duì)環(huán)境要求高,地下室濕度、通風(fēng)條件易影響設(shè)備壽命);室外環(huán)網(wǎng)柜或電纜分接箱可設(shè)置在綠地、綠化帶或道路人行道側(cè),需采取防外力碰撞措施,且遠(yuǎn)離腐蝕性物質(zhì),防止設(shè)備腐蝕。
適用場景方面,大型住宅小區(qū)與高層建筑區(qū)在夏季、冬季用電高峰期負(fù)荷大,10kV開閉所可保障穩(wěn)定供電,避免居民生活受影響,高層建筑電力負(fù)荷集中,對(duì)供電可靠性要求高,開閉所可滿足其持續(xù)用電需求;商業(yè)中心區(qū)商業(yè)設(shè)施、辦公場所依賴電力,開閉所確保商業(yè)活動(dòng)正常開展,工業(yè)園區(qū)企業(yè)生產(chǎn)對(duì)電力穩(wěn)定性與質(zhì)量要求嚴(yán)格,開閉所可減少電壓波動(dòng)與停電風(fēng)險(xiǎn),保障生產(chǎn)連續(xù)性。
04電氣主接線設(shè)計(jì)與注意事項(xiàng)
10kV開閉所電氣主接線需兼顧可靠性、靈活性與經(jīng)濟(jì)性,不同接線方式適用于不同場景,同時(shí)需控制負(fù)荷與規(guī)模。
主接線方式中,單母線接線適用于無重要負(fù)荷的開閉所,配置兩路進(jìn)線(可接不同變電所或同一變電所不同母線),出線6-10路,具有投資少、運(yùn)維方便的優(yōu)勢(shì)。
單母線分段接線針對(duì)重要用戶雙電源需求,兩路進(jìn)線分別連接兩段母線,重要用戶從兩段母線取電,某段母線故障或檢修時(shí),另一段可繼續(xù)供電,保障供電不中斷;雙母線接線用于負(fù)荷集中且有重要用戶的場景,四路進(jìn)線分接兩段母線,供電可靠性高、調(diào)度靈活,可適應(yīng)配電網(wǎng)多種運(yùn)行方式下的潮流變化。
設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)包括:終端型開閉所供電線路接入后,配電變壓器總?cè)萘啃杩刂圃?0000-15000kV?A;環(huán)網(wǎng)型開閉所兩條環(huán)網(wǎng)線路負(fù)荷率需<50%(事故時(shí)可轉(zhuǎn)移負(fù)荷),環(huán)網(wǎng)內(nèi)開閉所數(shù)量不宜過多,配電變壓器總?cè)萘俊?0000kV?A。
每座開閉所設(shè)1-2段10kV母線,每段母線連接的配電變壓器總?cè)萘俊?000kV?A,進(jìn)出線回路≤8回,容量>5000kV?A的大用戶,宜從10kV主干電纜直接接入或采用專線供電;主接線需簡潔,開關(guān)或母線故障、檢修時(shí)不影響配電網(wǎng)運(yùn)行與用戶供電,擴(kuò)建時(shí)可從初期接線平滑過渡至最終接線,縮短停電時(shí)間。
05繼電保護(hù)配置與整定方案
10kV開閉所繼電保護(hù)需滿足可靠性、選擇性、靈敏性、速動(dòng)性原則,根據(jù)變壓器容量與負(fù)載性質(zhì)配置保護(hù)裝置并整定參數(shù)。
保護(hù)配置類型中,基本保護(hù)包括限時(shí)速斷保護(hù)(動(dòng)作時(shí)間<1秒,保障設(shè)備熱穩(wěn)定)、過電流保護(hù)(反時(shí)限特性,按最大運(yùn)行方式整定,最小運(yùn)行方式下末端靈敏度KL≥1.5、速斷KL≥2)、零序電流保護(hù)(低電阻接地系統(tǒng),快速切斷單相接地故障)、備自投裝置(僅電源故障時(shí)投入備用電源,避免誤動(dòng)作)。
按變壓器容量配置時(shí),單臺(tái)變壓器容量<1250kV?A時(shí),10kV側(cè)裝環(huán)網(wǎng)柜(配負(fù)荷開關(guān)與熔斷器),無斷路器與繼電保護(hù),短路依賴熔斷器;容量≥1250kV?A時(shí),10kV側(cè)開關(guān)柜裝斷路器,可選GL-10系列反時(shí)限過電流繼電器(時(shí)限誤差大)或微機(jī)保護(hù)裝置(定值調(diào)整精確,推薦使用)。
針對(duì)軋鋼、冷凍機(jī)等大容量高壓電動(dòng)機(jī)用戶,過電流保護(hù)的起動(dòng)電流與時(shí)限需結(jié)合現(xiàn)場試驗(yàn)確定,避免電機(jī)短時(shí)過載引發(fā)越級(jí)跳閘。
整定計(jì)算原則上,按《城市電力網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)導(dǎo)則》,10kV短路電流宜≤16kA;110kV站兩臺(tái)變壓器分列運(yùn)行,高低壓側(cè)分段開關(guān)設(shè)備自投;無110kV系統(tǒng)阻抗資料時(shí),視為系統(tǒng)容量無限大。
參數(shù)整定方面,開關(guān)站出線帶單臺(tái)變壓器時(shí),速斷保護(hù)動(dòng)作電流躲過低壓側(cè)最大三相短路電流(瞬時(shí)動(dòng)作),過流保護(hù)動(dòng)作電流躲過過負(fù)荷電流(干式變壓器Kgh=1.5,動(dòng)作時(shí)間0.3秒);區(qū)域站10kV出線限時(shí)速斷保護(hù)動(dòng)作電流與開關(guān)站出線配合(Kph=1.1,動(dòng)作時(shí)間0.4秒),過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間0.7秒。
自動(dòng)裝置整定中,自動(dòng)重合閘(架空出線用,動(dòng)作時(shí)間1秒);備自投裝置工作電源失壓動(dòng)作電壓25V(PT二次側(cè)),備用電源有壓監(jiān)視電壓70V,區(qū)域站分段開關(guān)備自投時(shí)間取上級(jí)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間+0.4秒,開關(guān)站分段開關(guān)備自投時(shí)間為區(qū)域站時(shí)間+0.4秒。
06結(jié)語
10kV開閉所的設(shè)置與設(shè)計(jì)需圍繞配電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行核心目標(biāo),從功能定位、保護(hù)配置、選址原則到接線設(shè)計(jì)、繼電整定,每一步均需結(jié)合實(shí)際場景與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
掌握上述5大核心要點(diǎn),可有效解決10kV開閉所設(shè)置難題,提升配電網(wǎng)供電可靠性與運(yùn)維效率,為居民生活、商業(yè)活動(dòng)及工業(yè)生產(chǎn)提供穩(wěn)定電力保障,同時(shí)適應(yīng)未來負(fù)荷增長與電網(wǎng)升級(jí)需求。
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